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3D打印技术

运用三维立体光刻工艺构建具备非匀质微机械自然环境的三维生物


发布日期:2020-11-24 来源: 凌云3D


我们知道,蛋白聚糖的微机械自然环境对机构的成长发育十分关键,人体内不一样位置的体细胞存活的机械自然环境也各有不同。

例如,毛细血管内皮细胞必须承受毛细血管的左室及其血夜流动性对它造成剪切应力的危害,筋腱体细胞必须承担强烈的拉申形变,心肌细胞则必须出示长期性的疲惫形变。机构人体器官內部微机械自然环境的更改有可能会引起各种各样心脑血管疾病和机构人体器官的病变。

因而,设计方案一个与原生态机构相相近的蛋白聚糖微机械自然环境,对组织工程中机构人体器官的更换、药物筛选及其病症模型十分更有意义。可是构建三维空间上异质性的微机械自然环境依然是一个极大的挑戰,由于从机械工程项目的视角看来,三维构造几何图形样子的成形与机械弯曲刚度一直互相藕合,怎样在确保构造成形的另外,完成不一样地区机械弯曲刚度的调控是一个水利学上的难点。

对于此事,英国科罗拉多高校机械工程学院XiaoboYin专家教授精英团队在NatureCommunications上发布了名为Orthogonalprogrammingofheterogeneousmicro-mechano-environmentsandgeometriesinthree-dimensionalbio-stereolithography的科学研究毕业论文。

该毕业论文根据运用三维立体光刻工艺(DLP复印技术性)对水凝胶原材料开展具备机械异方差性三维支撑架的复印科学研究,取得成功构建了具备不一样弯曲刚度的水凝胶支撑架,为身体之外机械异质性三维机构的生产制造开拓了新的方式。

在DLP复印技术性中,水凝胶原材料在灯源的直射下开展化学交联,进而产生具备一定样子的疑胶构造,在其中曝光使用量(曝光抗压强度和曝光時间)是十分关键的加工工艺主要参数,它立即危害了水凝胶的交联密度和各层干固薄厚,大使用量的曝光(过大的曝光抗压强度或是太长的曝光時间)在提升 水凝胶交联密度的另外,也会大大增加干固薄厚促使复印精密度十分不高。

而在阳光照射化学交联的全过程中,co2(O2)的存有会产生氧抑止地区,危害最终的复印結果。但在该科学研究中,她们发觉操纵一定水平的氧抑止层的存有,能够促使各层的干固薄厚对曝光使用量不比较敏感,可是却能够非常好地调整部分的交联密度,进而来构建部分不一样的机械弯曲刚度。

那样,既保证了水凝胶构造的复印精密度,另外大大增加了曝光使用量的调控范畴,促使水凝胶构造的弯曲刚度能够在一个很大范畴内开展调控。为了更好地演试水凝胶构造部分弯曲刚度的调控,科学研究工作人员复印了硬/硬、软/硬、软/软三种不一样组成的细杆悬挑构造。另外,还构建了一个“内柔外刚”的秦始皇兵马俑实体模型来反映同一实体模型內部部分机械弯曲刚度的调控工作能力。

该复印对策构建的三维水凝胶构造在生物运用上也是异彩纷呈,科学研究工作人员构建了半软半硬的三维毛细血管结构模型,并在其上打疫苗了牛肺动脉平滑肌细胞(bPASMCs),体细胞显示信息了优良的生长发育情况,有趣的是,在不一样的弯曲刚度地区内,体细胞的涨势彻底不一样。

bPASMCs体细胞在高弯曲刚度地区(大曝光使用量)开展了很好的粘附与转移,但在低弯曲刚度地区(小曝光地区)却基本上沒有体细胞的粘附生长发育。这进一步表明了蛋白聚糖的机械异方差性对细胞生长的调控功效,另外也表明了运用该方式构建部分异质性的微机械自然环境的工作能力,和及开展身体之外生物异质性机构生产制造的发展潜力。


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